CDSE/ZNS量子ドットの蛍光強度変調は、化学療法中の反応性酸素種と癌細胞の放射線療法を評価します

量子ドット（QD）は、2〜10 nmのサイズの半導体ナノ粒子です。QDは、生物医学イメージング、標的薬物送達、グリーンエネルギー技術のためにますます開発されています。これらは、さまざまな物理的、化学的、生物学的システムとのQD相互作用に関する多くの研究につながりました。生物学的システムの場合、研究は、イメージング/療法の文脈におけるQDの生体適合性/細胞毒性に焦点を合わせてきました。ただし、生物学的系と生物活性分子を使用して、QDの光電子特性を変化させる方法についての作業が不足しています。ここでは、これらの特性は、細胞活性の制御された変化に続いて、化学療法培地および生物細胞からの反応性酸素種（ROS）によって変更できることが示されています。CDSE/ZNSコアシェルQDを使用して、HL60、K562、およびT98Gがん細胞株を使用した光学的に励起されたQDの分光分析を実施します。我々の結果は、一般的な化学療法薬、ダウノルビシン、ドキソルビシン、および化学療法/放射線療法後の細胞によって産生されるROSによるQDの蛍光発光スペクトルの統計的に有意な（P <0.0001）調節を示しています。この光学変調は、ROS生成の評価に加えて、同時診断イメージングとナノ粒子を介した薬物送達におけるQDの応用を強化する可能性があります。生物学的細胞と化学療法薬によって生成される活性分子種は、QDの光物理特性を変化させる電界を作成でき、これは細胞活動の同時監視に使用しながら、これらの細胞活動の変化を誘発することができます。

Quantum dots (QDs) are semiconductor nanoparticles ranging in size from 2 to 10 nm. QDs are increasingly being developed for biomedical imaging, targeted drug delivery and green energy technology. These have led to much research on QD interactions with various physical, chemical and biological systems. For biological systems, research has focused on the biocompatibility/cytotoxicity of QDs in the context of imaging/therapy. However, there is a paucity of work on how biological systems and bioactive molecules might be used to alter the optoelectronic properties of QDs. Here, it is shown that these properties can be altered by reactive oxygen species (ROS) from chemotherapeutic media and biological cells following controlled changes in cellular activities. Using CdSe/ZnS core-shell QDs, spectroscopic analysis of optically excited QDs with HL60, K562 and T98G cancer cell lines is performed. Our results show statistically significant (P < 0.0001) modulation of the fluorescence emission spectra of the QDs due to the ROS produced by common chemotherapeutic drugs, daunorubicin and doxorubicin and by cells following chemotherapy/radiotherapy. This optical modulation, in addition to assessing ROS generation, will possibly enhance applications of QDs in simultaneous diagnostic imaging and nanoparticle-mediated drug delivery as well as simultaneous ROS assessment and radiosensitization for improved outcomes in cancer treatments. Reactive molecular species produced by biological cells and chemotherapeutic drugs can create electric fields that alter the photophysical properties of QDs, and this can be used for concurrent monitoring of cellular activities, while inducing changes in those cellular activities.